專利名稱：一種測量數(shù)字存儲(chǔ)示波器存儲(chǔ)深度的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種測量數(shù)字存儲(chǔ)示波器有關(guān)技術(shù)指標(biāo)的方法，具體來講，涉 及一種測量數(shù)字存儲(chǔ)不波器存儲(chǔ)深度的方法。
背景技術(shù)：
數(shù)字存儲(chǔ)示波器采用高速A/D轉(zhuǎn)換器作前向數(shù)據(jù)采集，采用存儲(chǔ)器存儲(chǔ)采 樣點(diǎn)，采用微處理器作控制和數(shù)據(jù)處理，從而使數(shù)字存儲(chǔ)示波器具有預(yù)觸發(fā)、 單次觸發(fā)、長時(shí)間波形存儲(chǔ)等模擬示波器所不具備的功能。預(yù)觸發(fā)允許用戶觀看觸發(fā)信號到來之前的事件，這是因?yàn)閿?shù)據(jù)，包括觸發(fā) 事件之前的采集數(shù)據(jù)被連續(xù)地儲(chǔ)存到內(nèi)存中，同時(shí)在數(shù)據(jù)量足夠后停止采集。 預(yù)觸發(fā)是一個(gè)有價(jià)值的處理工具，如果故障間歇的發(fā)生，可以利用預(yù)觸發(fā)來解 決這樣的問題，在故障事件發(fā)生時(shí)刻觸發(fā)，記錄故障事件到來之前和故障發(fā)生 時(shí)的情況，以便查明導(dǎo)致故障的原因。用戶可以根據(jù)觸發(fā)點(diǎn)前所包含的可視信 號長度來設(shè)置預(yù)觸發(fā)深度。當(dāng)預(yù)觸發(fā)深度被設(shè)置為零時(shí)，示波器只顯示觸發(fā)點(diǎn) 之后的信號波形。在單次觸發(fā)模式下，數(shù)字存儲(chǔ)示波器等待觸發(fā)，當(dāng)滿足觸發(fā)條件時(shí)開始對 輸入信號采樣，采樣點(diǎn)數(shù)達(dá)到用戶設(shè)置的長度后停止采樣，數(shù)字存儲(chǔ)示波器為 STOP狀態(tài)，并將波形顯示在屏幕上，此時(shí)，數(shù)字存儲(chǔ)示波器不再理會(huì)輸入信號。 用戶可以通過水平移動(dòng)旋鈕來觀察單次觸發(fā)所采集的所有波形數(shù)據(jù)，或者在視 窗模式下觀察指定的某段波形的細(xì)節(jié)。需要進(jìn)行再次捕獲信號必須重新進(jìn)行單 次設(shè)置。單次觸發(fā)模式多用于捕捉單次信號或者非周期信號波形，可以方便的 捕捉毛剌或脈沖等非周期信號。數(shù)字存儲(chǔ)示波器允許用戶選擇單次采樣點(diǎn)數(shù)，以便對一些操作中的細(xì)節(jié)進(jìn) 行優(yōu)化。分析一個(gè)十分穩(wěn)定的正弦信號，只需要500點(diǎn)的記錄長度；但如果要 解析一個(gè)復(fù)雜的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)流，則需要有一百萬個(gè)點(diǎn)或更多點(diǎn)的存儲(chǔ)，這里涉及 到存儲(chǔ)深度的概念。所謂存儲(chǔ)深度，就是在最高采樣率下，數(shù)字存儲(chǔ)示波器單次觸發(fā)所能存儲(chǔ) 的最大采樣點(diǎn)數(shù)。存儲(chǔ)深度是為捕獲和顯示單次信號過渡過程提供的重要指標(biāo)，決定對單次 信號的捕獲和顯示能力。早期的數(shù)字存儲(chǔ)示波器的存儲(chǔ)深度不大，只有幾K、幾十K;現(xiàn)在已經(jīng)發(fā) 展到幾百K、幾M，甚至更大。普通數(shù)字存儲(chǔ)示波器有8位垂直分辨率，每次掃描有256個(gè)樣品，需要256 點(diǎn)的存儲(chǔ)，即256個(gè)字節(jié)。如果提高分辨率，將水平軸擴(kuò)大10倍，則相當(dāng)2K字 節(jié)。如果要記錄10倍的上述波形，則要存儲(chǔ)20K字節(jié)。因此，存儲(chǔ)深度的大 小很重要。反過來，存儲(chǔ)深度也影響到掃描速度，例如每掃跡只有50K點(diǎn)的存儲(chǔ)器， 記錄10(^s數(shù)據(jù)，則取樣間距是2ns，此時(shí)取樣率相當(dāng)500MS/s，以取樣率等于 4倍帶寬計(jì)算，實(shí)時(shí)帶寬等于125MHz。顯然，如果需要提高取樣率至lGS/s， 則記錄lOOps的數(shù)據(jù)，需要100K點(diǎn)的存儲(chǔ)深度。隨著數(shù)字存儲(chǔ)示波器帶寬的增加，儀器的采樣率也必須成比例增長，并且 當(dāng)采樣率增加時(shí)， 一個(gè)已知持續(xù)時(shí)間記錄所包含的采樣點(diǎn)數(shù)也會(huì)成比例增加， 例如，要捕捉一個(gè)15GHz信號，必須至少達(dá)到40GS/s采樣速度。 一個(gè)20ms 的記錄就會(huì)至少包含800M個(gè)采樣，因此存儲(chǔ)深度隨著帶寬和采樣率的提高而 備受關(guān)注。將所要捕捉的時(shí)間長度除以精確重現(xiàn)信號所需的采樣速率，可以計(jì)算出所 要求的存儲(chǔ)深度。例如要用一個(gè)具有20G(Sa/s)采樣率的數(shù)字存儲(chǔ)示波器捕獲一個(gè)2.5G的 信號，捕捉時(shí)間為50微秒，則需要1M存儲(chǔ)深度的數(shù)字存儲(chǔ)示波器。用戶可以根據(jù)需要來選購不同存儲(chǔ)深度的數(shù)字存儲(chǔ)示波器，通常存儲(chǔ)深度 指標(biāo)會(huì)在出廠時(shí)由示波器廠家進(jìn)行標(biāo)定，但如果能通過試驗(yàn)簡單有效的測出存 儲(chǔ)深度來驗(yàn)證廠家的標(biāo)稱值將會(huì)很有意義。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的在于提供一種測量數(shù)字存儲(chǔ)示波器存儲(chǔ)深度的方法，以獲取數(shù)字存儲(chǔ)示波器存儲(chǔ)深度這一重要的技術(shù)指標(biāo)，滿足用戶信號測量的需要。為實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明的測量數(shù)字存儲(chǔ)示波器存儲(chǔ)深度的方法，包 括以下步驟a、 將被測數(shù)字存儲(chǔ)示波器置于實(shí)時(shí)采樣狀態(tài)下最高采樣率所對應(yīng)的吋基檔 位，觸發(fā)方式設(shè)置為單次觸發(fā)；b、 輸入一測試信號給被測數(shù)字存儲(chǔ)示波器，單次觸發(fā)采集結(jié)束后，根據(jù)屏幕上顯示的時(shí)基和所有波形所占格數(shù)，依據(jù)公式存儲(chǔ)深度=時(shí)基x波形所占格數(shù)x最高采樣率得到被測數(shù)字存儲(chǔ)示波器的存儲(chǔ)深度。本發(fā)明通過對數(shù)字存儲(chǔ)示波器在實(shí)時(shí)采樣狀態(tài)下最高采樣率所對應(yīng)的時(shí)基 檔位設(shè)置以及單次觸發(fā)方式的設(shè)置，獲得輸入測試信號一段連續(xù)的波形記錄， 根據(jù)獲得的測試信號波形記錄的時(shí)間長度，即時(shí)基X波形所占格數(shù)，以及最高 采樣率，得到被測數(shù)字存儲(chǔ)示波器的存儲(chǔ)深度，這樣，用戶就可以根據(jù)獲取的 數(shù)字存儲(chǔ)示波器存儲(chǔ)深度這一重要的技術(shù)指標(biāo)，選擇合適的數(shù)字存儲(chǔ)示波器用 于信號的測量。


圖1是數(shù)字存儲(chǔ)示波器存儲(chǔ)原理圖；圖2是本發(fā)明種具體實(shí)施方式
輸入的測試信號波形圖；圖3是圖2所示具體實(shí)施方式
下的標(biāo)稱值與實(shí)際存儲(chǔ)深度無誤差，被測數(shù) 字存儲(chǔ)示波器測得的波形圖；圖4是圖2所示具體實(shí)施方式
下的標(biāo)稱值比實(shí)際存儲(chǔ)深度大，被測數(shù)字存 儲(chǔ)示波器測得的波形圖；圖5是圖2所示具體實(shí)施方式
下的標(biāo)稱值與實(shí)際存儲(chǔ)深度小，被測數(shù)字存 儲(chǔ)示波器測得的波形圖。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合附圖，對本發(fā)明優(yōu)選具體實(shí)施方式
進(jìn)行描述。需要提醒注意的是， 在以下的描述中，當(dāng)采用的已知功能和設(shè)計(jì)的詳細(xì)描述也許會(huì)淡化本發(fā)明的主5題內(nèi)容時(shí)，這些描述在這兒將被忽略。圖1是數(shù)字存儲(chǔ)示波器存儲(chǔ)原理圖。圖中，數(shù)字存儲(chǔ)示波器的存儲(chǔ)由兩方 面完成(1) 、觸發(fā)信號和預(yù)觸發(fā)深度的設(shè)定確定了數(shù)字存儲(chǔ)示波器存儲(chǔ)的起點(diǎn)t1;(2) 、數(shù)字存儲(chǔ)示波器的存儲(chǔ)深度決定了數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的終點(diǎn)t3。因此，只要已知預(yù)觸發(fā)時(shí)間T,并計(jì)算出觸發(fā)點(diǎn)t2和終點(diǎn)t3之間的時(shí)間間隔 T2，就能得到示波器的存儲(chǔ)深度存儲(chǔ)深度=(預(yù)觸發(fā)時(shí)間+觸發(fā)點(diǎn)到采樣數(shù)據(jù)終點(diǎn)的時(shí)間間隔)x最高 采樣率 公式①預(yù)觸發(fā)時(shí)間可由用戶在可調(diào)范圍內(nèi)自由設(shè)定，而觸發(fā)點(diǎn)到采樣數(shù)據(jù)終點(diǎn)的 時(shí)間間隔可以通過數(shù)字存儲(chǔ)示波器的單次觸發(fā)操作得到。當(dāng)預(yù)觸發(fā)深度設(shè)置為 零時(shí)，存儲(chǔ)深度的計(jì)算公式可以簡化為存儲(chǔ)深度=觸發(fā)點(diǎn)到采樣數(shù)據(jù)終點(diǎn)的時(shí)間間隔X最高采樣率公式②本發(fā)明將數(shù)字存儲(chǔ)示波器設(shè)置在實(shí)時(shí)采樣狀態(tài)下最高采樣率所對應(yīng)的時(shí)基 檔位設(shè)置以及單次觸發(fā)方式，獲得輸入測試信號一段連續(xù)的波形記錄，根據(jù)獲 得的測試信號波形記錄的長度即波形所占格數(shù)以及時(shí)基，計(jì)算出波形記錄的時(shí) 間長度，即有預(yù)觸發(fā)時(shí)，為預(yù)觸發(fā)時(shí)間加上觸發(fā)點(diǎn)到采樣數(shù)據(jù)終點(diǎn)的時(shí)間間隔， 無預(yù)觸發(fā)或預(yù)觸發(fā)深度設(shè)置為零時(shí)，為觸發(fā)點(diǎn)到采樣數(shù)據(jù)終點(diǎn)的時(shí)間間隔。這 樣，我們就可以根據(jù)屏幕上顯示的時(shí)基和所有波形所占格數(shù)計(jì)算出波形記錄的 時(shí)間長度，在已知最高采樣率的前提下就得到被測數(shù)字存儲(chǔ)示波器的存儲(chǔ)深度， 即存儲(chǔ)深度=時(shí)基x波形所占格數(shù)x最高采樣率 公式③圖2是本發(fā)明一種具體實(shí)施方式
輸入的測試信號波形圖。為了使測試結(jié)果更 直觀，在本實(shí)施例中，作為被測數(shù)字存儲(chǔ)示波器的輸入信號為單調(diào)遞減函數(shù)的 鋸齒波，鋸齒波周期T由下列公式計(jì)算得到，對鋸齒波的幅度無特殊要求。^g^^^!^T _被測數(shù)字存儲(chǔ)示波器存儲(chǔ)深度標(biāo)稱值兇 —被測數(shù)字存儲(chǔ)示波器最高采樣率此外，在本實(shí)施例中，被測數(shù)字存儲(chǔ)示波器還進(jìn)行以下設(shè)置予頁觸發(fā)深度 設(shè)置為零，觸發(fā)信號為不波器輸入的鋸齒波信號，觸發(fā)方式為邊沿角蟲發(fā)，耦合 方式為交流耦合；將基線調(diào)整到數(shù)字存儲(chǔ)示波器屏幕的中間位置。當(dāng)被測數(shù)字存儲(chǔ)示波器檢測到輸入鋸齒波信號的上升沿時(shí)開始采樣數(shù)據(jù)， 即觸發(fā)后采集的第一個(gè)點(diǎn)就是鋸齒波周期中幅值最大的點(diǎn)，也就是辛皮測數(shù)字存 儲(chǔ)示波器屏幕上顯示的第一個(gè)點(diǎn)就是鋸齒波周期中幅值最大的點(diǎn)。在本實(shí)施例中，如果數(shù)字存儲(chǔ)示波器存儲(chǔ)深度的標(biāo)稱值與實(shí)際存儲(chǔ)深度無 誤差，則單次采樣后，如圖3所示，數(shù)字存儲(chǔ)示波器顯示數(shù)據(jù)波形只有一個(gè)周 期且最后 一 點(diǎn)的電壓值為零。如果數(shù)字存儲(chǔ)示波器實(shí)際存儲(chǔ)深度比標(biāo)稱值小，則如圖4所示，數(shù)字存儲(chǔ) 示波器采集的數(shù)據(jù)波形少于一個(gè)周期，即波形最后一點(diǎn)的電壓值大于零。如果數(shù)字存儲(chǔ)示波器實(shí)際存儲(chǔ)深度比標(biāo)稱值大，則如圖5所示，則單次采 集的鋸齒波波形將大于一個(gè)周期。不論是數(shù)字存儲(chǔ)示波器實(shí)際存儲(chǔ)深度是大于、小于或等于標(biāo)稱{直，通過計(jì) 算整個(gè)波形所占格數(shù)，就可根據(jù)公式③得到被測數(shù)字存儲(chǔ)示波器的實(shí)際存儲(chǔ)深 度。例如對標(biāo)稱值為10k存儲(chǔ)深度的示波器進(jìn)行驗(yàn)證，己知被測示波器的最高 實(shí)時(shí)采樣率為lGHz，最高采樣率下對應(yīng)的時(shí)基為lus/格。貝lj鋸齒波周期=10k/ lGHz=10us，水平時(shí)基設(shè)置為lus/格。單次觸發(fā)結(jié)束后，通過水平旋鈕移動(dòng)波 形，測得波形顯示少于一個(gè)周期，最后一個(gè)點(diǎn)的電壓值大于零，并f尋到整個(gè)采 集波形共占9.8格。根據(jù)公式③可得存儲(chǔ)深度^us/格x9.8格xlGH^9.8k存儲(chǔ)深度=lus/格X 9.8格X lGHz=9.8k顯然，實(shí)際存儲(chǔ)深度比標(biāo)稱值小。在本實(shí)施例中，通過輸入周期為標(biāo)稱值除以最高采樣率的單調(diào)遞減函數(shù)的 鋸齒波信號以及被測數(shù)字存儲(chǔ)示波器進(jìn)一步的設(shè)置預(yù)觸發(fā)深度設(shè)置為零，觸 發(fā)信號為示波器輸入的鋸齒波信號，觸發(fā)方式為邊沿觸發(fā)，耦合方式為交流耦 合，將基線調(diào)整到數(shù)字存儲(chǔ)示波器屏幕的中間位置，我們可以根據(jù)測得的波形， 直觀地得知被測數(shù)字存儲(chǔ)示波器存儲(chǔ)深度標(biāo)稱值與實(shí)際存儲(chǔ)深度的關(guān)系。盡管上面對本發(fā)明說明性的具體實(shí)施方式
進(jìn)行了描述，但應(yīng)當(dāng)^青楚，本發(fā)明不限于具體實(shí)施方式
的范圍，對本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來講，只要各種 變化在所附的權(quán)利要求限定和確定的本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，這些變化是顯而 易見的， 一切利用本發(fā)明構(gòu)思的發(fā)明創(chuàng)造均在保護(hù)之列。
權(quán)利要求
1、一種測量數(shù)字存儲(chǔ)示波器存儲(chǔ)深度的方法，其特征在于，包括以下步驟a、將被測數(shù)字存儲(chǔ)示波器置于實(shí)時(shí)采樣狀態(tài)下最高采樣率所對應(yīng)的時(shí)基檔位，觸發(fā)方式設(shè)置為單次觸發(fā)；b、輸入一測試信號給被測數(shù)字存儲(chǔ)示波器，單次觸發(fā)采集結(jié)束后，根據(jù)屏幕上顯示的時(shí)基和所有波形所占格數(shù)，依據(jù)公式存儲(chǔ)深度＝時(shí)基×波形所占格數(shù)×最高采樣率得到被測數(shù)字存儲(chǔ)示波器的存儲(chǔ)深度。
2、根據(jù)權(quán)利要求1所述的測量數(shù)字存儲(chǔ)示波器存儲(chǔ)深度的方法，其特征在 于，所述的輸入信號為單調(diào)遞減函數(shù)的鋸齒波，鋸齒波周期由下列公式計(jì)算得 到被測數(shù)字存儲(chǔ)示波器存儲(chǔ)深度標(biāo)稱值 被測數(shù)字存儲(chǔ)示波器最高采樣率所述的被測數(shù)字存儲(chǔ)示波器還進(jìn)行以下設(shè)置預(yù)觸發(fā)深度設(shè)置為零，觸發(fā) 信號為示波器輸入的鋸齒波信號，觸發(fā)方式為邊沿觸發(fā)，耦合方式為交流耦合， 基線調(diào)整到數(shù)字存儲(chǔ)示波器屏幕的中間位置。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種測量數(shù)字存儲(chǔ)示波器存儲(chǔ)深度的方法，包括步驟a.將被測數(shù)字存儲(chǔ)示波器置于實(shí)時(shí)采樣狀態(tài)下最高采樣率所對應(yīng)的時(shí)基檔位，觸發(fā)方式設(shè)置為單次觸發(fā)；b.輸入一測試信號給被測數(shù)字存儲(chǔ)示波器，單次觸發(fā)采集結(jié)束后，根據(jù)屏幕上顯示的時(shí)基和所有波形所占格數(shù)，依據(jù)公式存儲(chǔ)深度＝時(shí)基×波形所占格數(shù)×最高采樣率，得到被測數(shù)字存儲(chǔ)示波器的存儲(chǔ)深度。本發(fā)明通過實(shí)時(shí)采樣狀態(tài)下最高采樣率所對應(yīng)的時(shí)基檔位設(shè)置以及單次觸發(fā)方式的設(shè)置，獲得一段連續(xù)的波形記錄，根據(jù)波形記錄的時(shí)間長度、最高采樣率得到存儲(chǔ)深度，這樣，用戶就可以根據(jù)獲取的數(shù)字存儲(chǔ)示波器存儲(chǔ)深度這一重要的技術(shù)指標(biāo)，選擇合適的數(shù)字存儲(chǔ)示波器用于信號的測量。
文檔編號G01R13/00GK101261300SQ20081004424
公開日2008年9月10日 申請日期2008年4月18日 優(yōu)先權(quán)日2008年4月18日
發(fā)明者芃 葉, 滕志超, 王厚軍, 田書林, 隋良杰 申請人:電子科技大學(xué)